TiO2光催化材料的制備、表征及在砷吸附中的應(yīng)用.pdf

1、TiO2具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、氧化-還原能力強(qiáng)、抗光腐蝕、無(wú)毒及成本低而被應(yīng)用到各種光催化氧化過(guò)程。水體凈化過(guò)程中利用二氧化鈦與污水中的各種有機(jī)物和無(wú)機(jī)物發(fā)生的氧化反應(yīng)達(dá)到分解有機(jī)物和降低水體毒性的目的。本論文以水體中的As(Ⅲ)的催化以及有機(jī)物的催化降解為主要目的,進(jìn)行了不同晶型的納米二氧化鈦顆粒材料和以單晶硅為基體的二氧化鈦膜材料的制備和表征及應(yīng)用研究。
　　 以鈦酸丁酯為前軀體,用沉淀法制備納米TiO2顆粒,用兩步熱處理法制備

2、出不同晶型的TiO2;用sol-gel法和旋轉(zhuǎn)涂膜法在單晶硅上制備了不同晶型的二氧化鈦膜。研究中使用拉曼光譜和X射線衍射光譜表征二氧化鈦顆粒以及二氧化鈦膜的晶體類(lèi)型；用SEM觀察二氧化鈦膜的表面形貌,用TEM來(lái)觀察二氧化鈦顆粒的形態(tài)和尺寸；XPS研究二氧化鈦膜和單晶硅的結(jié)合方式及對(duì)膜進(jìn)行半定量測(cè)定；使用UV-Vis光譜測(cè)定二氧化鈦顆粒和TiO2／Si的紫外可見(jiàn)吸收；將FTIR和TG／DTA相結(jié)合研究顆粒材料的羥基含量變化,并對(duì)顆粒材料的

3、比表面積進(jìn)行測(cè)量,最后進(jìn)行了吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究。
　　 TiO2顆粒材料B、A、R的比表面積分別為227.1m2／g、39.07 m2／g和0.5972m2／g,粒徑范圍為6 nm-12 nm、14 nm-36 nm和18 nm-90 nm。材料A為100％銳鈦礦相,材料R含有96.6％的金紅石相,二氧化鈦材料不存在單一的晶型轉(zhuǎn)化溫度。對(duì)于初始濃度為2 mg／L的As(Ⅲ)溶液,紫外條件下吸附材料B、A、R的吸附容量分別為7.6

4、 mg／g、3 mg／g和1.3 mg／g,表面羥基含量和比表面積是影響材料吸附容量最重要的因素。銳鈦礦相的材料B、A以及金紅石相材料R紫外光照下通過(guò)光催化氧化作用使溶液成為As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的混合溶液,兩者的共同吸附作用促進(jìn)了砷在TiO2上的吸附。
　　 在單晶硅上涂二氧化鈦膜的最佳條件為:鈦酸丁酯的摩爾分率為1.9％,旋轉(zhuǎn)涂膜轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)／min。二氧化鈦膜在單晶硅上分布均勻,膜表面粗糙,局部有裂隙,膜厚在5 nm以